一次元酸化物ナノ構造体の創製と集合構造制御による高機能化

创建一维氧化物纳米结构并通过控制聚集结构增强功能

基本信息

批准号：
16685021
负责人：
矢田光徳
金额：
$ 12.65万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

外径約7nmのチタン酸ナトリウムナノチューブを、種々のμmサイズ以上で形態制御された金属TiをTi源かつ鋳型として利用することにより、金属Ti上に直接成長・固定化して種々の形状に組織化する技術を開発した。また、SUS316LやCo-Cr合金上へもチタン酸ナトリウムナノチューブを成長・固定化する技術を開発した。さらに、チタネートナノファイバーやナノシートも金属上に成長・固定化できた。また、イオン交換処理によりチタン酸銀ナノチューブ/金属複合体に変換し、抗菌性人工関節用材料としての応用を医学部・企業とともに検討した結果、擬似生体環境中にて材料から銀イオンが溶出し、MRSAに対して高い抗菌活性値を示すことを明らかにした。ナノチューブや球状などのルテニウム化合物/界面活性剤ナノ複合体のレドックスキャパシタ用材料としての評価を行ったところ、300℃以上での熱処理により試料が絶縁体から導電体に変化し、300℃熱処理試料が一番大きいキャパシタンスを示した。また、中実および中空らせん形態という特異な一次元構造を有するルテニウム化合物/界面活性剤ナノ複合体の合成に成功し、熱処理により形態を保持したまま酸化ルテニウムに変換できた。コバルト化合物/界面活性剤ナノ複合体ナノワイヤーの合成に成功し、300℃以上での熱処理により酸化コバルトナノワイヤーに変換できることを見出し、それらの電気化学特性を明らかにした。酸化ニオブ・ニオブ酸水酸化物ナノワイヤーについては、熱処理温度によりバンドギャップを制御できることを明らかにした。また、リチウムイオン電池用正極材料としての評価を行い、容量が結晶構造に依存することを明らかにした。以上の研究成果として、学会発表をのべ17回行い、本研究をもとに2件の企業との共同研究が始まった。以上の成果のほとんどは論文投稿準備中であり、今後、論文発表する予定である。

我们开发了一种外径约为 7 nm 的钛酸钠纳米管，直接生长并固定在金属 Ti 上，并使用其形貌已控制在各种 μm 尺寸或更大尺寸的金属 Ti 作为 Ti 源和模板，组织成各种形状。技术来做到这一点。我们还开发了一种在 SUS316L 和 Co-Cr 合金上生长和固定钛酸钠纳米管的技术。此外，钛酸盐纳米纤维和纳米片也可以生长并固定在金属上。此外，我们通过离子交换处理将其转化为钛酸银纳米管/金属复合材料，并与医学院和企业研究其作为抗菌人工关节材料的应用，结果在模拟生物中从材料中洗脱出银离子。研究表明，它对 MRSA 具有很高的抗菌活性。当我们评估纳米管和球形钌化合物/表面活性剂纳米复合材料作为氧化还原电容器的材料时，我们发现300°C或更高的热处理使样品从绝缘体变为导体，并显示出最大的电容。此外，我们成功合成了具有独特的实心和空心螺旋形式一维结构的钌化合物/表面活性剂纳米复合材料，并能够通过热处理将其转化为氧化钌，同时保留其形态。我们成功合成了钴化合物/表面活性剂纳米复合纳米线，发现它们可以通过300℃以上的热处理转化为氧化钴纳米线，并阐明了它们的电化学性能。结果表明，氧化铌/氢氧化铌酸纳米线的带隙可以通过热处理温度来控制。我们还对该材料作为锂离子电池正极材料进行了评估，发现容量取决于晶体结构。上述研究的结果是，总共进行了 17 次会议报告，并基于该研究与公司开展了两个联合研究项目。上述大部分成果目前正在准备提交论文，计划在未来发表。